偏振及綜合課件

一、偏振現(xiàn)象偏振：波振動(dòng)對(duì)傳播方向非對(duì)稱分布縱波：非偏振橫波：偏振區(qū)分二者的標(biāo)志光矢量：電磁波中的電場(chǎng)E分量稱為光矢量電磁波是橫波，光矢量與光的傳播方向始終垂直二.光的偏振態(tài)：光矢量的某一確定的振動(dòng)狀態(tài)稱為光的一種偏振態(tài)偏振光自然光完全偏振光部分偏振光線(平面)偏振光橢圓偏振光圓偏振光

1.自然光每個(gè)光波列:

橫波—

偏振一束光:

由于光振動(dòng)方向的隨機(jī)性,統(tǒng)計(jì)結(jié)果:各種取向的光矢量振幅相等光普通光源發(fā)光：xyz..............正交分解：一對(duì)互相垂直，互相獨(dú)立，振幅相等的光振動(dòng)無固定相位差,非相干疊加三、起偏（獲得線偏振光）方法及規(guī)律原理：利用光在兩種介質(zhì)界面上的反射和折射利用光在各向異性介質(zhì)中的傳播偏振片雙折射1.反射和折射起偏

一般情況下得部分偏振光n1n2i

i自然光入射反射光

<折射光

>反射光與入射光都是部分偏振光n1n2i0i0

當(dāng)入射角i0滿足反射光為線偏振光（⊥）注意：反射光是光振動(dòng)垂直于入射面的線偏振光由反射線與折射線垂直i0：布儒斯特角(起偏振角)布儒斯特定律n1n2i0i0

光以i=i0角入射，通過玻璃片堆折射?.自然光入射

i0?線偏振光???????????????????線偏振光???折射光：近似線偏振光(

)（垂直振動(dòng)成分一次次被反射掉）反射光：線偏振光(

)光密

光疏無折射線折射線與反射線垂直光密光疏全反射條件關(guān)系式現(xiàn)象起偏振in1n2i0n1n22)試比較起偏角與全反射臨界角

原理：晶體的二相色性：只讓某一方向振動(dòng)的光通過，而吸收其它方向的光振動(dòng)偏振化方向

效果：得到振動(dòng)方向與偏振化方向相同的線偏振光2、偏振片起偏偏振化方向I0自然光入射偏振片

馬呂斯定律

強(qiáng)度變化規(guī)律：偏振片線偏振光入射光振動(dòng)方向與偏振片偏振化方向的夾角部分偏振光入射：自然光與線偏振光疊加I0I

A1A2A3)

要讓一束線偏振光的振動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)90

至少要幾塊偏振片？如何放置？出射光強(qiáng)最大：至少兩塊偏振片，如圖放置：

未加偏振片時(shí)拍攝的櫥窗加偏振片時(shí)拍攝的櫥窗光學(xué)各向同性介質(zhì)介質(zhì)沿各方向具有相同的折射率光學(xué)各向異性介質(zhì)介質(zhì)沿各方向具有不同的折射率光在晶體中的雙折射雙折射現(xiàn)象：光進(jìn)入各向異性介質(zhì)時(shí)，介質(zhì)中出現(xiàn)兩條折射光線。方解石晶體e光o光非尋常光(e光)：不滿足折射定律的折射光.當(dāng)入射光線垂直于晶體入射時(shí)，將晶體繞入射光線旋轉(zhuǎn)，e光線繞入射光旋轉(zhuǎn)尋常光(O光)：滿足折射定律的折射光線.當(dāng)入射光線垂直于晶體入射時(shí)，尋常光線沿原方向傳播ei

eoo原因：晶體各向異性幾個(gè)重要概念(1)晶體的光軸：光沿晶體某些特殊方向傳播時(shí)，光線不發(fā)生雙折射現(xiàn)象，這些特殊方向稱為光軸晶體內(nèi)的特殊方向該方向上垂直于該方向注：光軸標(biāo)志一定方向，并不限于某一些特殊直線非光軸方向:正晶體負(fù)晶體正晶體uo>

ue負(fù)晶體uo<

ue光軸光軸uoue**uoue

o光波面：球面

e光波面：橢球面光軸方向相切(2)晶體的主截面：光軸與晶面法線組成的平面入射線在主截面內(nèi)時(shí)，兩條折射線均在主截面內(nèi)(3)光線的主平面：折射光與光軸構(gòu)成的平面一般，二者主平面不重合o、e光振動(dòng)不垂直

特例：當(dāng)入射光線在晶體的主截面內(nèi)時(shí)，兩折射線均在主截面內(nèi)，此時(shí)，入射面、主截面、o光和e光的主平面均重合，o光和e光的光振動(dòng)互相垂直

利用雙折射起偏(a)尼科耳棱鏡自然光方解石加拿大樹膠：n=1.53將端面與一鄰邊的夾角由710磨制為680,用加拿大樹膠粘合兩個(gè)剖面

在加拿大樹膠與方解石的分界面上，o光從光密到光疏，入射角為770，超過發(fā)生全反射的臨界角，發(fā)生全反射而被涂黑的底邊吸收，e光不會(huì)發(fā)生類似情況。由此達(dá)到起偏目的。自然光方解石加拿大樹膠：n=1.53（b)格蘭——湯姆遜棱鏡o方解石（c）渥拉斯頓棱鏡練習(xí)：

P.14015-39

用方解石切割成正三角形的棱鏡，光軸與三角形截面垂直，當(dāng)自然光以i角入射時(shí)，e光在棱鏡內(nèi)折射線與棱鏡底邊平行，求入射角i，并畫出o光的傳播方向和光矢量振動(dòng)方向。解:(1)e光折射角:光軸(2)

對(duì)O光作圖中O光折射線三角形截面與光線主平面垂直O(jiān)光矢量垂直于其主平面O光矢量在三角形截面內(nèi)

e光矢量垂直于三角形截面光軸例：使自然光通過主截面互成60度的兩個(gè)尼科耳棱鏡，如果每個(gè)尼科耳棱鏡吸收10%可通過的光線,求最后通過的光強(qiáng)與入射光強(qiáng)的比。解：只有振動(dòng)方向在尼科耳主截面內(nèi)的光線才能通過尼科耳。所以，通過第一個(gè)尼科耳后，光強(qiáng)為：只有在第二個(gè)尼科耳主截面內(nèi)的分量才能通過第二個(gè)尼科耳四.檢偏方法及規(guī)律檢測(cè)線偏振光起偏器（偏振片、尼科耳等）同時(shí)可作為檢偏器方法：旋轉(zhuǎn)檢偏器，觀測(cè)出射光強(qiáng)的變化情況每旋轉(zhuǎn)檢偏器一周，出射光光強(qiáng)不變——入射光為自然光（或圓偏振光）兩次最強(qiáng)、兩次消光——線偏振光兩次最強(qiáng)、兩次最弱，無消光——部分偏振光（或橢圓偏振光）解:1.出射光強(qiáng):Io

例:圖中，M為起偏器，N為檢偏器，自然光垂直入射2.M、N固定，偏振化方向互相垂直。在MN間放入偏振片C,C轉(zhuǎn)動(dòng)360

。MNI02.

以M、C偏振化方向平行為初態(tài)MNCI0Io

第四篇振動(dòng)與波動(dòng)小結(jié)一、復(fù)習(xí)要點(diǎn)第13章：簡諧振動(dòng)特征量,運(yùn)動(dòng)方程,能量,同一直線上、同頻率簡諧振動(dòng)的合成，混沌的概念。第14章：平面簡諧行波的特征量波函數(shù)能流密度,第15章：

波的干涉，駐波光程、光的干涉（楊氏雙縫，薄膜等厚干涉）光的衍射（單縫、光柵夫瑯和費(fèi)衍射、瑞利準(zhǔn)則）光的偏振（起偏、檢偏、馬呂斯定律、布儒斯特定律）1.湖面上h=0.5m

處放置一電磁波探測(cè)器P,用來接收從太空中極遠(yuǎn)處射電星發(fā)出的波長為21cm的平面電磁波。當(dāng)射電星從地平面上漸漸升起時(shí)，它發(fā)出的平面波一束直接射入探測(cè)器，而另一束經(jīng)水面反射后進(jìn)入探測(cè)器，求：

兩束波的光程差

當(dāng)探測(cè)器探測(cè)到第一個(gè)電磁波強(qiáng)度極大值時(shí)，射電星光線與地平面夾角θ

令取2.已知波長

=5000?以

=30照射到光柵常數(shù)d=2.5a=2m的光柵上，求：

中央主極大位置

屏中心F處條紋級(jí)次

屏上可見到哪幾級(jí)主明紋？解：由

中央主極大F

LP

考慮缺級(jí)：屏上級(jí)次：共6條主明紋（k=-5級(jí)缺級(jí)）

屏中心F處F

LP

解：

0.250

或由缺級(jí)??

?例：入射光

=500nm,由